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沈阳理工大学课程设计

摘 要

在石油、化工生产过程中过程中，要求两种或多种物料成一定比例关系，一旦比例失调，会影响生产的正常进行，影响产品质量，所以严格控制其比例。尤其在生产中，经常需要两种或两种以上的物料按一定比例混合或进行化学反应，如果比例失调，轻则造成产品质量不合格，重则会造成生产事故或发生人身伤害，给企业带来较大的损失。例如氨分解工艺中的氨分解炉，入炉煤气和空气应保持一定的比例，否则将使燃烧反应不能正常进行，而煤气和空气比例超过一定的极限将会引起爆炸。比值控制的目的就是为了实现几种物料符合一定比例关系，以使安全生产正常进行。

在实际的生产过程控制中,比值控制系统除了实现一定比例的混合外,还能起到在扰动影响到被控过程质量指标之前及时控制的作用.而且当最终质量指标难于测量,变送时,可以采用比值控制系统,使生产过程在最终质量达到预期指标下安全正常地进行,因为比值控制具有前馈控制的实质。

关键词：比值控制；流量；可编程控制器；PID控制

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沈阳理工大学课程设计

目 录

1设计背景 ................................................................ 1 1.1课题研究的背景和意义 ................................................ 1 2 比值控制系统概述 ...................................................... 2 2.1 比值控制系统定义 ................................................... 2 2.2 比值控制原理 ....................................................... 2 2.3 比值控制系统特点 ................................................... 2 2.4 比值控制系统的类型 ................................................. 3

2.4.1 开环比值控制系统 ........................................................................................ 3

2.4.2 单闭环比值控制系统 .................................................................................... 4

3 流量比值控制系统方案设计 .............................................. 7 3.1 系统方案设计 ....................................................... 7 3.2 系统硬件设计 ....................................................... 7 4 上位机组态与程序设计 ................................................. 10 4.1 WinCC的发展及应用 ................................................ 10 5 PID参数整定及系统调试 ................................................ 12 5.1 PID控制器 ........................................................ 12

5.1.1 PID控制器的优点 ....................................................................................... 13

5.1.2 控制规律的选择 .......................................................................................... 13

5.2 PID控制器参数的调节及其对控制性能的影响 .......................... 14

5.2.1 比例控制对控制性能的影响 ...................................................................... 14

5.2.2 积分控制对控制性能的影响 ...................................................................... 15 5.2.3 微分控制对控制性能的影响 ...................................................................... 17

5.3 控制系统的整定 .................................................... 18

5.3.1 控制系统整定的基本要求 .......................................................................... 18

5.3.2 调节器参数的整定方法 .............................................................................. 18

5.4 调节器参数的整定及调试 ............................................ 20 总结 .................................................................... 23 参考文献 ................................................................ 24

II

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1设计背景

1.1课题研究的背景和意义

石油炼制生产过程中，把两种或两种以上基础组分油与各种添加剂按一定比例均匀混合，从而成为一种新产品的过程称为调和。油品调合主要是指汽油、柴油、润滑以及原油等的调和。汽油调和是炼厂利用生产的各种汽油组分，按某种比例配方和添剂均匀混合，得到符合质量标准的汽油产品的过程。它是汽油成品出厂的最后一道工和炼厂生产成品油的最后一个环节，也是保证汽油质量指标满足环保和质量规格要求重要手段，调和效益在生产企业的经济效益中占有举足轻重的地位。

在各种生产过程中，经常遇到生产工艺要求两个或两个以上参数成一定的比例关系，一旦比例失调，就会影响生产的正常运行。例如在锅炉的燃烧系统中，要保持送进炉膛的风量和燃料成一定的比例，以保证燃烧的经济性。通常，在两个需要保持一定比例关系的物料中，一个是主动量或关键量，另一个是从动量或辅助量。由于物料通常是液体，因此称主动量为主流量Q1从动量为副流量Q2。Q1与Q2之间的关系为Q2＝KQ1式中，K为比值系数。因此，只要主副流量的给定值保持比值关系，或者副流量给定值随主流量按一定比例关系而变化即可实现比值控制。

通过以上分析可见，在配料过程中对生产产品的各种原料的比值进行控制显得尤为重要，常用比值控制来解决此类问题。比值控制的目的就是为了实现使几种物料混合符合一定比例关系，使生产能安全正常进行。配料精度的高低制约着整个生产的产品质量和产量，所以应对配料过程的控制给予足够重视。

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